JPH0216522A - 光走査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、例えば、レーザプリンター等に通用可能な光
走査装置に関する。

（従来の技術） レーザ光などの光ビームを走査して情報を記録する装置
、例えばレーザプリンターでは、光ビームを偏向する目
的で回転多面鏡やガルバノミラ−等の光偏向器が用いら
れ、これにより一定時間内での走査回数の増加を図って
いる。そして、光偏向器として回転多面鏡を用いる場合
は、像中心部での偏向速度が遅く像の両端部での偏向速
度が早いため、結像レンズとしてｆθレンズ、即ち焦点
距離ｆと偏向角θが像高ｙに関して正確に比例関係を保
つようにした結像レンズが用いられ、光偏向器としてガ
ルバノミラ−を用いる場合は、像中心部の偏向速度が最
も速く、像の両側部での偏向速度が遅いため、結像レン
ズとしてｒ　ｓｉｎ　θレンズが用いられる。

これらの装置では、光偏向器及びその駆動モータの微少
な加工誤差やこれら光学部品の組立調整誤差等により、
ｆθレンズ等を介して走査結像されるビームスポットの
位置が偏移し、その結果、結像面上でのピッチむらを発
生させ、画像品位を著しく低下させることになる。

これは主に、光偏向器の反射面が回転軸に対して傾いて
加工されたり、光偏向器の駆動モータの回転軸が傾いて
いたりして所謂面倒れが発生することにより、ビームの
反射角θに微少な誤差Δθが発生するためである。一般
に、結像面上でのビームスポットの偏移量Δｙと上記反
射角の誤差Δθとの関係は次のようになる。

Δｙ＝２・ｆ・Δθ　　　　　・・・・　（１）式（１
）で推知できるように、Δθが微少であっても、光走査
装置に結像レンズとして用いられるｆθレンズ等の焦点
距離ｆが長くなると、ビームスポットの偏移量Δｙは極
めて大きくなる。従って、光偏向器の面倒れによる不具
合を補償する必要がある。

そこで、従来の光走査装置では一般に、レーザ光源を含
む照射手段からのほぼ平行な光ビームを第１シリンダレ
ンズにより主走査方向にのみ収束させて光偏向器の偏向
面に同光偏向器の回転軸に直交する方向の細線を形成さ
せ、上記光偏向器による反射光をｆθレンズ等でなる結
像レンズと第２シリンダレンズによって走査結像面に収
束させるようにすると共に、光偏向器の偏向面と走査結
像面との間で共役関係が成立するように、結像レンズと
合わせて第２シリンダレンズのパワーを設定し、もって
、回転状態での偏向面の傾き誤差を吸収し、ビームスポ
ットの偏移を抑えるようにしている。特公昭５２−２８
６６６号公報記載のものはその一つである。

また、特開昭５７−１４４５１５号公報に記載されてい
るように、凹面円環面と、主走査方向の曲率半径Ｒ７と
副走査方向の曲率半径Ｒｘがそれぞれ異なるトロイダル
面とを有するｆθレンズを用い、副走査方向に関して偏
向面と走査面とがそれぞれ共役の関係となるよにパワー
をもたせたものもある。

さらに、走査用ｆθレンズと、副走査方向に関し偏向面
の近傍に虚像をもつ凹シリンダレンズと、走査面近傍の
長尺の凸シリンダレンズとによって副走査側の短焦点化
を行い、ビームスポットの偏移を補正するようにしたも
のも提案されている。

（発明が解決しようとする課題） 何れにしろ、従来の光走査装置は、偏向反射面上に、光
束が一方向にのみ収束されてなる細線が形成されるもの
であり、このような方式によれば面倒れの補正能力は高
い反面、次のような問題点がある。

■偏向反射面でのごみや傷、汚れ等の影響を受は易い。

■レーザ光による偏向反射面での焼きつきが発生し、反
射特性が劣化する。

■副走査方向のパワーが強く、副走査側の収差劣化が大
きい。このため、像面の平坦性が保てない。

また、ｆθレンズ内に凹円層面とトロイダル面とを有す
るものにあっては、加工コストが高いという問題もある
。

本発明は、かかる従来技術の問題点を解消するためにな
されたもので、光偏向器に照射される光ビームをほぼ平
行光束としながら、光偏向器の所謂面倒れによる副走査
方向へのビームスポットの偏移の補正を可能にし、もっ
て、偏向反射面でのごみや傷、汚れ等の影響を受けず、
偏向反射面での焼きつきのない光偏向器を提供すること
、さらに、副走査方向に関し短焦点化を図り、走査結像
面上でのビームスポットの偏移量を減少させることがで
きる光走査装置を提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段） 本発すは、光源からの光ビームを所定の径のほぼ平行光
束として照射する照射手段と、この照射手段からの光束
を偏向する偏向面を凹シリンダ面とした光偏向器と、こ
の光偏向器により偏向された光束を結像させるためのレ
ンズ系であって主走査方向の曲率半径と副走査方向の曲
率半径とが相異なる１トロイダル面を有する結像レンズ
系とを有することを特徴とする。

（作用） 光偏向器には所定の径のほぼ平行な光ビームが照射され
偏向される。偏向された光束は光偏向器の凹シリンダ面
と結像レンズとによって走査結像面に結像される。光偏
向器の凹シリンダ面と結像レンズ系との合成により副走
査方向の焦点距離が短焦点化される。

（実施例） 第１図乃至第３図において、半導体レーザ等の光源６か
ら出た光ビームはコリメータレンズ８により所定の径の
ほぼ平行光束とされる。コリメータレンズ８は照射手段
を構成し、この照射手段からの平行光束は光偏向器１２
の偏向面１３に照射される。この照射光は、周知のよう
に記録しようとする情報信号に応じて変調されている。

光偏向器１２は回転軸を中心に回転すると共に外周面に
複数の反射偏向面１３を有する回転多面鏡である。

光偏向器１２が回転駆動されることにより、偏向面１３
でコリメータレンズ８からの照射光束が偏向される。偏
向面１３によって偏向される光束の走査方向を主走査方
向といい、これに直交する方向を副走査方向という。光
偏向器１２の各偏向面１３は副走査方向にパワーを有す
る凹シリンダ面となっている。

光偏向器１２による偏向光路上には、この偏向された光
束を結像させるための結像レンズ系１４が配置されてい
る。結像レンズ系１４の光偏向器１２側の面は平面又は
球面に形成され、結像レンズ系１４の走査結像面１６側
の面１４ａは、主走査方向の曲率半径Ｒｙと副走査方向
の曲率半径ＲＸとが相異なるトロイダル面となっている
。走査結像面１６は例えば感光体ドラム等の表面であり
、光偏向器１２によって偏向された光束が上記走査結像
面１６上に収束され結像される。結像レンズ系１４は主
走査方向に関しｆθレンズを構成している。

上記実施例によれば、光源６側からの照射光を偏向する
光偏向器１２の偏向面１３を副走査方向にパワーをもつ
凹シリンダ面としたため、結像光学系の副走査方向の焦
点距離を短焦点化することができ、光偏向器１２の偏向
面の傾きや軸ずれ等の影響によって発生する走査結像面
１６上でのビームスポットの偏移を少なくすることがで
きるし、上記偏向面１３を凹シリンダ面とすることによ
り光学系の構成が簡素化され、光学部品の調整が容易に
なる。また、副走査方向の焦点距離を短焦点化するため
に、走査結像面１６近傍に長尺の凸シリングレンズを配
置したり結像レンズ系中に凹円層面を形成したりする必
要がなく、大幅なコストダウンが可能である。さらに、
副走査方向の焦点距離を短焦点化するための光偏向器１
２の凹シリンダ面と結像レンズ系１４に設けたトロイダ
ル面までの距離を長くすることが可能となり、上記凹シ
リンダ面のパワー及びトロイダル面のパワーを共に弱く
することができる結果、副走査方向の収差の発生を少な
く抑えることができる。そのほか光偏向器１２の偏向面
１３には光源６側から所定の径のほぼ平行光束を照射す
るようにしたため、偏向反射面に収束光を照射するよう
にした従来の光走査装置にみられるような偏向反射面で
のごみや傷等の影響を受は易いとか、偏向反射面に焼き
つきが発生し易いというような不具合を防止することも
できる。

光偏向器として、上記実施例におけるω転多面鏡に代え
てガルバノミラ−を用いてもよい。ガルバノミラ−を用
いる場合は、周知のように、結像レンズ系にはｆｓｉｎ
”’θレンズが用いられる。この結像レンズ系の少なく
とも一面は、上記実施例の場合と同様に、主走査方向の
曲率半径と副走査方向の曲率半径とが相異なるトロイダ
ル面に形成される。この場合も、上記実施例の場合と同
様の作用効果を奏する。。

第４図の実施例は、前記第１図乃至第３図の実施例とほ
ぼ同様の構成のものであるが、結像レンズ系１９の向き
が第１図乃至第３図の実施例の場合と逆の向きになって
いる点が異なる。即ち、結像レンズ系１９の光偏向器１
２例の面は走査方向の曲率半径と副走査方向の曲率半径
とが相異なるトロイダル面に形成されているのに対して
、結像レンズ系１９の走査結像面１６側の面はほぼ平面
状又は球面状に形成されている。光偏向器１２の各偏向
面１３は前述の実施例と同様に凹シリンダ面となってい
て、副走査方向にのみパワーを有している。この実施例
の場合も前述の実施例と同様の作用効果を奏する。

結像レンズ系は必ずしも一つのレンズで形成する必要は
なく、複数のレンズで形成してもよい。

第５図の実施例はこの例を示すもので、結像レンズ系２
０は、光偏向器１２例のレンズ２１と走査結像面１６例
のレンズ２２とからなる。レンズ２１は全体として凹レ
ンズをなし、光偏向器１２側の面はほぼ球面、走査結像
面１６側の面は主走査方向の曲率半径と副走査方向の曲
率半径とが相異なるトロイダル面になっている。一方、
レンズ２２は全体として凸レンズをなし、両方の面がほ
ぼ球面に形成されている。なお、トロイダル面は、レン
ズ２１の一面に代えてレンズ２２の一面に形成してもよ
い。結像レンズ系２０は主走査方向に関してはｆθレン
ズを構成している。光偏向器１２の各偏向面１３は前述
の実施例と同様に、副走査方向にパワーを有する凹シリ
ンダ面となっている。この実施例の場合も前述の実施例
と同様の作用効果を奏する。

本発明にかかる光走査装置は、レーザプリンタのみでな
く、各種計測用機器や医療用スキャナ等に通用可能であ
る。

（発明の効果） 本発明によれば、光源側からの照射光を偏向する光偏向
器の偏向面を凹シリンダ面としたため、結像光学系の副
走査方向の焦点距離を短焦点化することができ、光偏向
器の偏向面の傾きや軸ずれ等の影響によって発生する走
査結像面上でのビームスポットの偏移を少なくすること
ができるし、上記偏向面を凹シリンダ面とすることによ
り光学系の構成が簡素化され、光学部品の調整が容易に
なる。また、副走査方向の焦点距離を短焦点化するため
に、走査結像面近傍に長尺の凸シリンダレンズを配置し
たり結像レンズ系中に凹円頂面を形成したりする必要が
なく、大幅なコストダウンが可能である。さらに、副走
査方向の焦点距離を短焦点化するための光偏向器の凹シ
リンダ面と結像レンズ系に設けたトロイダル面までの距
離を長くすることが可能となり、上記凹シリンダ面のパ
ワー及びトロイダル面のパワーを共に弱くすることがで
きる結果、副走査方向の収差の発生を少な（抑えること
ができる。そのほか、光偏向器の偏向面には光源側から
所定の径のほぼ平行光束を照射するようにしたため、偏
向反射面に収束光を照射するようにした従来の光走査装
置にみられるような偏向反射面でのごみや傷等の影響を
受は易いとか、偏向反射面に焼きつきが発生し易いとい
うような不具合を防止することもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる光走査装置の一実施例を示す斜
視図、第２図は同上実施例の側面図、第３図は上記実施
例中の結像レンズ系の斜視図、第４図は本発明にかかる
光走査装置の別の実施例を示す斜視図、第５図は本発明
にかかる光走査装置のさらに別の実施例を示す斜視図で
ある。 ６・・光源　８・・照射手ｖＩｔ　１１・・光ビーム　
１２・・光偏向器　１３・・凹シリンダ面１４．１９．
２０・・結像レンズ系

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 光源からの光ビームを所定の径のほぼ平行光束として照
   射する照射手段と、 この照射手段からの光束を偏向する偏向面を凹シリンダ
   面とした光偏向器と、 この光偏向器により偏向された光束を結像させるための
   レンズ系であって主走査方向の曲率半径と副走査方向の
   曲率半径とが相異なるトロイダル面を有する結像レンズ
   系とを有してなる光走査装置。